0引言
目前工業生產過程中應用廣泛的流量測量裝置之一是標準孔板作為節流件的流量測量器具,標準孔板節流裝置是標準節流件可不需標定直接依照國家標準生產,它具有結構簡單耐高溫、使用壽命長穩定可靠等優點,但標準孔板節流裝置不足之處是流量測量范圍小、安裝復雜以及堵、漏凍等問題。
一體化孔板智能流量計是將標準孔板與多參數差壓變送器(差壓變送器及壓力變送器)配套組成的高量程比差壓流量裝置,差壓變送器直接輸出流量模擬信號(4~20mA),并在模擬信號輸出上疊加數字通訊信號(HART協議)，構成一體化的流量檢測系統,可測量氣體、蒸汽、液體及天然氣的流量,廣泛應用于工業過程測量和控制。
1一體化孔板智能流量計的工作原理和特點
1.1一體化孔板智能流l計的結構和工作原理
一體化孔板智能流量計由整體孔板(孔板與取壓孔整體加工)、根部閥、導壓管、三閥組、智能差壓變送器及溫/壓傳感器等主要部分組成。
充滿流體的管道內安裝標準孔板節流裝置,流體通過標準孔板節流元件時，流束將在節流元件處形成局部收縮,使流速增大,靜壓力降低,于是在孔板節流元件前后產生壓力差,根據流動連續性原理和伯努利方程可推導出流量與差壓之間的關系為:
式中:qm為質量流量;C為流出系數;d為工作條件下孔板開孔直徑;D為工作條件下上游管道內徑;β為直徑比d/D;p為流體密度;ε為壓縮系數;△p為差壓。
節流元件前后產生的差壓通過導壓管傳遞給差壓變送器,智能差壓變送器將差壓信號及流體溫壓信號進行自動補償后輸出4~20mA模擬信號或脈沖信號,實現對流體的質量測量。
1.2-體化孔板智能流量計的特點
一體化孔板智能流量計的節流件采用鍛制不銹鋼--體加工，確保了節流件的強度,并使可能的泄漏點為最少;當臟污或易結晶介質堵塞取壓孔時,30°~45°取壓閥便于清理取壓孔,也便于系統的在線維護;采用HART協議作為信號傳輸,充分發揮了智能變送器的優良性能,使量程得到實質性的擴展;節流裝置和差壓變送器甚至壓力、溫度變送器做成一體,節約安裝、維護工作量及費用,一體化孔板智能流量計的應用見圖1。智能流量積算儀接收流量變送器的輸出信號并累積流量,通過RS485與計算機聯接,構成流量計量系統;流量計輸出也可以送到DCS,構成流量檢測或控制系統。
2一體化孔板智能流計的安裝
一體化孔板智能流量計安裝前要對現場管道連接前后直管段進行吹掃、清潔,并保證各部件的清潔、無損傷。如果先安裝流量計,后對管線進行吹掃、清潔,因臟污雜質等因素容易使流量計產生故障甚至損壞。流量計不要安裝在設有兩位式開關閥的管路中,因閥的開與關所產生的沖擊力,有時會損壞流量計測量管段內的密封墊片,密封墊片夾緊后不得凸人管道內，否則會使流速紊亂,影響測量精度。在安裝流量計的管道中，不要產生過大水錘沖擊力,以免造成流量計的損壞。
孔板可根據需要水平、垂直安裝,在圓周方向可360°任意位置安裝,流量計可以安裝在水平或垂直管道上,安裝時必須注意流體流向與流量計箭頭標示方向一致。安裝時還應注意取壓口的位置。安裝在垂直管道上時,取壓口的位置可在取壓裝置的平面上任意選擇。安裝在水平管道上時,如被測流體為液體和水蒸汽時,變送器安裝在管道下方;如被測流體為氣體時,變送器安裝在管道上方,變送器與管道垂直度偏差須小于3°。
使用一體化孔板智能流量計測量流量時,流體必須充滿并連續地流經測量段管道,流體應是均勻的、單相的或可以認為是單相的,流體流經孔板時，不發生相變,流體流經孔板以前,其流速必須與管道軸線平行,不得有旋轉流或脈動流。
3-體化孔板智能流計的使用及維護
3.1一體化孔板智能流計的使用
一體化孔板智能流量計在現場安裝，配線完成后應確保閥組所有閥門均已關閉。使用時,首先打開管道閥門,再打開三或五閥組上平衡閥;然后打開三或五閥組上的高壓截止閥,讓高壓介質引入高壓部,關閉高壓截止閥;打開三或五閥組上的低.壓截止閥,讓低壓介質引人低壓部,關閉低壓截止閥;打開高壓截止閥,確認其它部件無泄漏;對變送器高低壓側排液、排氣;對變送器調零;最后關閉平衡閥,再打開低壓截止閥,使三或五閥組處于工作狀態。如操作次序不正確，則可能使差壓變送器單向受壓而影響其使用壽命。
打開一體化孔板智能流量計電源,此時若管道內沒有流量,則指示流量應為0;若管道內有流體流過時,如測量系統正常,則將正確地指示流量。否則,系統可能不正常,設備應逐項檢查。
3.2一體化孔板智能流計節流裝置的維護
一體化孔板智能流量計在使用過程中,隨著使用時間的增加,無論節流裝置本身或管道內壁都可能因與流體長期接觸而改變初始狀況，應對節流裝置定期進行清洗檢查和更換,使節流裝置處于原設計的工作狀態,保證測量的正確率。維護工作一般有以下幾項:
1)清洗孔板,并清除各表面上的沉積物,嚴禁用金屬器具清除孔板上的沉積物，清洗取壓法蘭(或環室)及各部件上的污物，清洗疏通導壓管。
2)檢查孔板是否因流體沖刷、腐蝕等造成變形、損壞,以確定是否應更換以保證測量的精度。
3)節流裝置的工作比較可靠,常見的故障是取壓口堵塞,引壓管堵塞或泄漏，可以經常清洗或吹洗引壓管、取壓口,緊固各密封連接處。測量高溫介質時應加冷凝器或隔離器,防止高溫介質進人差壓變送器的測壓容器。當環境溫度低于0C時,應將取壓管包扎保溫層或敷設伴熱管。
4結束語
采用標準孔板測量流量是一種傳統測量方式,存在安裝較復雜、量程比窄、實際運行工況偏離設計工況會產生較大誤差等問題,因而限制了其應用范圍。一體化孔板智能流量計與孔板流量計是不相同的,它把標準的孔板與多參數的差壓變送器連接在一起了,能夠進行氣體、液體以及天然氣的測量,流量測量范圍可達15:1或更寬,精度可達1.0級。一體標準化孔板智能流量計保留了節流式流量計介質適應性好、無運動部件、不需實流標定等優點,同時流量計結構更為合理，便于安裝,大大減少了維護量,可測量氣體、蒸汽、液體及天然氣的流量,廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水、污水處理等領域過程控制和測量。
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